量子比特阵列可控性的图检验：确定最小外部控制数的系统方法

在量子处理单元上实现任意期望量子逻辑门的能力等价于量子比特演化算符的可控性。反之，可控性分析可用于最小化通用量子计算所需的资源，即外部控制与量子比特-量子比特耦合的数量。然而，由构造动力学李代数构成的标准可控性分析，即便对数量较少的量子比特也已不实用。在此，我们展示如何利用一种基于哈密顿量图表示的替代方法，来确定耦合量子比特阵列的可控性。我们提供了一个完整的计算框架，并以受 ibmq_quito 架构启发的五量子比特阵列为例加以说明。我们发现，对于复杂量子比特-量子比特耦合，控制数可从五个减少到一个；对于标准量子比特-量子比特耦合，可减少到两个。